腐蝕是指材料在環(huán)境作用下的破壞和變質(zhì)
1.腐蝕的定義和分類。
腐蝕是指材料在環(huán)境作用下的破壞和變質(zhì)。
腐蝕可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、均勻腐蝕和局部腐蝕。
2.腐蝕原理。
本質(zhì)上，腐蝕是金屬原子失去電子并被氧化的過(guò)程。
A.化學(xué)腐蝕:當(dāng)金屬與其他物質(zhì)直接接觸時(shí)，就會(huì)發(fā)生氧化還原。
b、電化學(xué)腐蝕:電解液中沒(méi)有金屬或合金進(jìn)行電偶反應(yīng)，使金屬活性化。
由失去的電子氧化引起的腐蝕。
3.腐蝕特征。
A.自發(fā)性
B.一般性
H2O和空氣是兩種主要的腐蝕環(huán)境。
c、隱蔽性。
它們通常很慢，內(nèi)部應(yīng)力腐蝕裂紋不容易檢查。
4.腐蝕試驗(yàn)的重要性:
A.材料選擇:典型材料選擇標(biāo)準(zhǔn)NACE MR0175和NACE MR0103。
B.工藝改進(jìn):焊接工藝評(píng)定、耐腐蝕涂層工藝等。
C.使用壽命預(yù)測(cè)。
根據(jù)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的使用壽命(模擬工況等)。).
5.常見(jiàn)的腐蝕試驗(yàn)包括氫致開(kāi)裂(HIC)試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SCC)試驗(yàn)、模擬工況腐蝕試驗(yàn)、點(diǎn)蝕試驗(yàn)、晶間腐蝕試驗(yàn)和均勻腐蝕試驗(yàn)等。
6.腐蝕測(cè)試機(jī)制。
(1)氫致開(kāi)裂。
一、氫致開(kāi)裂機(jī)理。
飽和硫化氫溶液中氫致開(kāi)裂的機(jī)理
Fe=Fe2++2e-H2S=2H++S2-，H2S=2H++S2-H++e=H
氫致開(kāi)裂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及其比較。
NACE TM 0284-2016管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開(kāi)裂評(píng)價(jià)方法。
GB/T 8650-2015管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開(kāi)裂性評(píng)價(jià)方法。
測(cè)試結(jié)果:
測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)只要求CSR、CTR和CLR(單個(gè)檢測(cè)面，三個(gè)檢測(cè)面的平均值和一組樣品的平均值)；
客戶提供的技術(shù)文件:氫氣鼓泡和腐蝕速率；
評(píng)價(jià):NACE MR0175，客戶要求等。
(2)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及其比較。
GB/T 4157-2006硫化氫環(huán)境下金屬抗特定開(kāi)裂的實(shí)驗(yàn)室方法。
GB/T 4157-2017硫化氫環(huán)境下金屬抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法。
NACET TM0177-2016硫化氫環(huán)境下金屬的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)。
影響材料抗HIC試驗(yàn)和SSC試驗(yàn)的幾個(gè)重要因素。
一、化學(xué)成分。
c:碳含量越高，HIC的靈敏度越高；
Mn:易形成硬脆帶狀偏析，增加HIC的有感性，尤其是CLR。
s:有害元素，形成MnS等夾雜物，增加材料HIC有感性；
p:易偏析的鐵素體-珠光體帶狀組織，促進(jìn)p偏析，從而增加HIC的有感性。
Cu:在pH大于4.5的環(huán)境下，HIC有感性有效降；
Mo:抑制塊狀鐵素體的形成，降HIC有感性；
Cr:可細(xì)化奧氏體晶粒，為中強(qiáng)碳化物形成元素。彌散的碳化物減少了氫在鋼中的富集。同時(shí)，鋼表面鉻形成的鈍化膜也能防止氫的侵入，有利于降鋼的HIC有感性。
釩、鈮、鈦是強(qiáng)的碳/氮化物形成元素，分散的碳/氮化物減少了氫的富集。
b、夾雜物。
夾雜物的形態(tài)和分布影響抗HIC性能，主要是A類夾雜物，如MnS夾雜物。含量越高，HIC靈敏度越高。
C.粒度。
晶粒細(xì)化可顯著降HIC有感性。例如，16MnHIC的晶粒度為9級(jí)，16Mn的晶粒度為7.5級(jí)。
微觀結(jié)構(gòu)。
對(duì)于低合金管線鋼/板:帶狀珠光體-鐵素體組織>針狀鐵素體(AF)組織。
合金鋼:回火珠光體組織(淬火+回火)。
(3)晶間腐蝕。
A.晶間腐蝕的定義和危害。
晶間腐蝕是指沿不銹鋼晶界或晶界附近發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。晶間腐蝕破壞了晶粒間的連接，降了金屬的機(jī)械強(qiáng)度。大的危害是不容易發(fā)現(xiàn)(內(nèi)部失效，但外觀似乎完好無(wú)損)。
b、晶間腐蝕試驗(yàn)的分類和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
晶間腐蝕試驗(yàn)按試驗(yàn)材料可分為不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)、鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)和鎳基合金晶間腐蝕試驗(yàn)。
不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 4334-2008金屬和合金的腐蝕-不銹鋼晶間腐蝕的試驗(yàn)方法。
GB/T 21433-2008不銹鋼壓力容器晶間腐蝕有感性檢驗(yàn)。
材料在環(huán)境下腐蝕的情況
檢測(cè)奧氏體不銹鋼晶間腐蝕有感性的ASTM A262-15標(biāo)準(zhǔn)方法。
GB/T 4334.6-2015不銹鋼5%硫酸腐蝕試驗(yàn)方法。
GB/T 32571-2016金屬和合金腐蝕高鉻鐵素體不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法。
ISO 3651-1:1998不銹鋼抗晶間腐蝕的測(cè)定.第1部分:奧氏體和鐵素體奧氏體不銹鋼.硝酸介質(zhì)中質(zhì)量損失的腐蝕試驗(yàn)(晶間腐蝕試驗(yàn))。
ISO 3651-2:1998，不銹鋼抗晶間腐蝕的測(cè)定，第2部分:鐵素體、奧氏體和鐵素體-奧氏體不銹鋼-含硫酸介質(zhì)中的腐蝕試驗(yàn)。
鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 26491-2011 5xx系列鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)方法質(zhì)量損失法。
GB/T 7998-2005鋁合金晶間腐蝕的測(cè)定方法。
鎳基合金晶間腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 15260-2016金屬和合金的腐蝕鎳合金晶間腐蝕的試驗(yàn)方法。
ASTM G28-2002(2015)檢測(cè)鍛造鎳鉻軸承合金晶間腐蝕有感性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
(4)點(diǎn)蝕測(cè)試。
一、點(diǎn)蝕的定義及危害。
經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，金屬材料大部分表面沒(méi)有席狀腐蝕或輕微腐蝕，但表面微城市出現(xiàn)腐蝕孔或蝕坑，且隨著時(shí)間的推移，腐蝕孔繼續(xù)向深度方向發(fā)展，形成小孔狀腐蝕坑。這種現(xiàn)象稱為點(diǎn)蝕，也稱為點(diǎn)蝕、點(diǎn)蝕和點(diǎn)蝕。
點(diǎn)蝕幾何形狀構(gòu)成了大陰極和小陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致蝕刻孔的陽(yáng)極溶解速率相當(dāng)高，這會(huì)迅速導(dǎo)致腐蝕穿孔損壞。此外，點(diǎn)蝕還會(huì)加劇其他類型的局部腐蝕，如同向腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和腐蝕疲勞等。
B.點(diǎn)蝕試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和要點(diǎn)。
用氯化鐵溶液測(cè)定不銹鋼和相關(guān)合金點(diǎn)蝕和間隙腐蝕的ASTM G48-2011標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
1)方法a為點(diǎn)蝕試驗(yàn)，方法b為縫隙腐蝕試驗(yàn)，方法c、d、e、f均為臨界點(diǎn)腐蝕/縫隙腐蝕溫度試驗(yàn)。
2)樣品要求:一般加工成50毫米* 25毫米*(3-4毫米)，一般2-3個(gè)平行樣品。
3)測(cè)試溶液:100gFeCl36H2O+900mLH2O。
4)試驗(yàn)溫度:建議22℃±2℃或50±2℃。
5)試驗(yàn)腐蝕時(shí)間:建議72h。
6)結(jié)果的表達(dá)形式:
單位面積重量損失，x =(m前-m后)/S合計(jì)，一般要求x不超過(guò)0.0001g/cm2。
大點(diǎn)蝕深度、平均點(diǎn)蝕深度、點(diǎn)蝕表面密度、縫隙腐蝕深度等。
點(diǎn)蝕機(jī)理。
不銹鋼點(diǎn)蝕的產(chǎn)生與使用環(huán)境溶液中的Cl-有關(guān)，Cl-吸附在不銹鋼表面，排除了氧與不銹鋼表面金屬陽(yáng)離子的結(jié)合。
1)在表面鈍化膜的薄弱區(qū)域(表面缺陷、夾雜物、機(jī)械加工和沉淀化合物)形成孔隙腐蝕核。
2)有源區(qū)金屬和鈍化膜組成的原電池腐蝕，孔深加深直至穿孔。
Fe = Fe2 ++ 2e-；Cr=Cr3++3e-等。
D.點(diǎn)蝕的改善
鉻鉬鈍化膜可以提高鈍化膜的穩(wěn)定性和致密性。
(5)均勻腐蝕。
均勻腐蝕的定義和影響。
均勻腐蝕是指與腐蝕介質(zhì)接觸的金屬表面被全腐蝕的現(xiàn)象。均勻腐蝕使金屬截面不斷減小，對(duì)于受腐蝕的受力部位，會(huì)使其承受的真實(shí)應(yīng)力逐漸增大，終達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度而斷裂。
在均勻腐蝕過(guò)程中，金屬表面各部位的減薄率相同，因此可以用平均腐蝕率來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕量，從而估算出構(gòu)件的腐蝕壽命。因此，在工程設(shè)計(jì)中，可以提前考慮預(yù)留腐蝕裕量的措施，防止設(shè)備過(guò)早腐蝕損壞。均勻腐蝕雖然會(huì)導(dǎo)致金屬材料的大量損耗，但易于檢測(cè)和檢測(cè)，通常不會(huì)造成金屬結(jié)構(gòu)的突然失效事故。
b、統(tǒng)一的腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和要點(diǎn)。
JB/T 7901-2001實(shí)驗(yàn)室中金屬材料均勻腐蝕和全浸入的試驗(yàn)方法。
樣品建議尺寸:50x25x (2-5) mm。
溶液與樣品的面積比:不小于20毫升/平方厘米。
評(píng)價(jià):腐蝕速率。
(6)模擬工況下的腐蝕試驗(yàn)。
模擬工況腐蝕試驗(yàn)是根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的腐蝕介質(zhì)、壓力、溫度、相對(duì)濕度和腐蝕時(shí)間。
該測(cè)試要求客戶提供:
1.試驗(yàn)方法說(shuō)明、樣品和試驗(yàn)條件；
2.結(jié)果評(píng)價(jià)方法:外觀、失重、腐蝕速率、金相檢驗(yàn)和腐蝕產(chǎn)物檢驗(yàn)等。
